用于三维(3‑D)柔性发光二极管(LED)条的方法和系统与流程

本发明大体涉及发光二极管(LEDs)。具体地，本发明涉及电气构件印刷电路板(PCBs)。

背景技术：

LEDs在需要传统照明的几乎所有环境和应用中普遍地使用。事实上，LEDs现在被更加容易地接受为一般光源和对传统照明技术(诸如白炽和荧光技术等)的可行的代替。例如，LEDs日常地用作对霓虹灯系统的代替和用在纯美学应用中(诸如建筑外部重点照明设计)。

很多因素助于LEDs的增加使用，诸如较高能量节约、较好质量的照明设计、延长的操作寿命以及很多其它的。然而，一个持续限制LEDs的使用(特别是美学应用)的局限性是很多LED照明设计的刚性。例如，由于缺乏柔性且不能沿多个轴线弯曲，传统的LED照明设计在轮廓应用中具有受限的使用性。

一种常规的LED设计包括由柔性PCBs(FPCs)形成的LED带。在这些常规设计中，LEDs安装在柔性PCB上，然后覆盖有其它结构性构件以产生线性通路。例如，所得到的柔性LED带可视作柔性尺，其可沿单个轴线向上和向下弯曲。然而，此尺(即，柔性带)不可容易地从一侧到另一侧弯曲。因而，此特定柔性LED带仅可沿单独的轴线弯曲。

因此，常规柔性LED带可适合作为围绕建筑的外部正面的角落弯曲的重点照明。然而，此常规柔性LED带在还需要在建筑物的边缘或角落向下扭曲或跟随更加复杂的曲线时为次优的。

为了适合于在建筑物的灵活的角落上折曲或变形以提供更加复杂的曲线，此常规柔性LED带将需要以一些方式扭曲或切成小片。因此，这些常规LED带仅在需要沿单个轴线折曲或变形时才合适于此美学应用。

其它常规方法包括两个LED模块的组安装在小但相对刚性的PCB带上。除了两个LED模块之外，这些PCB带中的各个包括额外电子器件。单个线或一束扭曲的线互联各个模块且以三维(3-D)预先定形以提供多通道柔性。PCB带、LEDs和其它电子器件放置到模具中且在最终制造阶段利用硅覆盖。如由本领域技术人员所理解的那样，这些其它常规途径可对PCB带和LED模块设计增加显著的费用和复杂性。

技术实现要素：

给定上面提到的不足，存在用于向能够容纳电子构件(诸如LEDs)的PCB带提供多轴线柔性的方法和系统的需要。本文特写的实施例有助于至少减轻上述不足。

在一定情况下，本发明的实施例包括一种用于在其上安装电气构件的系统。该系统包括伸长的FPC，其构造成用于将多个电气构件联接至其。该伸长的PCB包括(i)具有第一宽度的一个段和(ii)具有与第一宽度不同的第二宽度的另一段。该另一段可沿多个轴线弯曲。

本文描述的实施例提供用以设计沿多个轴线柔性的3-D PCB带的技术。根据示例性实施例中的至少一个，PCB可预先定形为沿多个轴线柔性的3-D构造。电子构件(诸如LEDs)可安装在此3-D柔性PCB带上。在随后的制造步骤中，硅可模制在该3-D柔性PCB带的顶部上。

技术方案1. 一种用于在其上安装电气构件的系统，包括：

伸长的印刷电路板(PCB)，其构造成用于将多个电气构件联接至其；

其中所述伸长的PCB包括(i)具有第一宽度的第一段和(ii)具有与所述第一宽度不同的第二宽度的第二段；且

其中所述第二段可沿多个轴线变形。

技术方案2. 根据技术方案1所述的用于安装的系统，其中，所述电气构件安装在所述第一段的顶部部分上。

技术方案3. 根据技术方案1所述的用于安装的系统，其中，所述电气构件包括发光二极管(LEDs)。

技术方案4. 根据技术方案1所述的用于安装的系统，其中，所述电气构件仅可附接至所述第一段。

技术方案5. 根据技术方案4所述的用于安装的系统，其中，所述PCB仅可在所述第二段内变形。

技术方案6. 根据技术方案5所述的用于安装的系统，其中，所述第二段沿第一轴线是S形的。

技术方案7. 根据技术方案1所述的用于安装的系统，其中，所述第一宽度比所述第二宽度宽。

技术方案8. 根据技术方案7所述的用于安装的系统，其中，所述电气构件安装在所述第一段的顶部部分上；且

其中所述第一段包括用于将所述伸长的柔性PCB附于预先确定的位置中的安装表面的底部部分。

技术方案9. 根据技术方案8所述的用于安装的系统，其中，所述底部部分在所述第二段变形时保持附于所述预先确定的位置中。

技术方案10. 一种用于构造用于在其上安装电气构件的系统的方法，包括：

形成伸长的印刷电路板(PCB)，其构造成用于将多个电气构件联接至其；

其中所述伸长的PCB包括(i)具有第一宽度的第一段和(ii)具有与所述第一宽度不同的第二宽度的第二段；且

其中所述第二段可沿多个轴线变形。

技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，其中，所述方法还包括将所述电气构件安装在所述第一段的顶部部分上。

技术方案12. 根据技术方案10所述的方法，其中，所述电气构件包括发光二极管(LEDs)。

技术方案13. 根据技术方案10所述的方法，其中，所述方法还包括仅将所述电气构件附接至所述第一段。

技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其中，所述PCB仅可在所述第二段内变形。

技术方案15. 根据技术方案14所述的方法，其中，所述第二段沿第一轴线是S形的。

技术方案16. 根据技术方案10所述的方法，其中，所述第一宽度比所述第二宽度宽。

技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述电气构件安装在所述第一段的顶部部分上；且

其中所述第一段包括用于将所述伸长的柔性PCB附于预先确定的位置中的安装表面的底部部分。

技术方案18. 一种用于在其上安装发光二极管(LEDs)的系统，包括：

伸长的印刷电路板(PCB)，其构造成用于将多个LEDs联接至其；

其中所述伸长的PCB包括(i)具有第一宽度的第一段和(ii)具有与所述第一宽度不同的第二宽度的第二段；且

其中所述第二段可沿多个轴线变形。

技术方案19. 根据技术方案18所述的用于安装的系统，其中，所述第一宽度比所述第二宽度宽。

技术方案20. 根据技术方案18所述的用于安装的系统，其中，所述PCB仅可在所述第二段内变形。

各个实施例的额外特征、操作模式、优点和其它方面参照附图在下面描述。值得注意的是，本公开不限于本文描述的特定实施例。这些实施例仅为了说明的目的提出。额外的实施例或公开的实施例的修改将基于提供的教导对相关领域的技术人员容易地显而易见。

附图说明

示例性实施例可采用各种构件和构件的配置的形式。示例性实施例在附图中示出，贯穿附图的相似的参照标号可指出各个附图中相应的或类似的部分。附图仅用于图示实施例的目的且不应解释为限制本公开。给定以下对附图的开放描述，本公开的新颖方面应当对相关领域的普通技术人员变得明显。

图1A和图1B是可沿单个轴线弯曲的常规矩形PCB带的图示。

图2是根据本发明的实施例构造的柔性PCB带的图示。

图3是图2中所示的柔性PCB带的顶视图的图示。

图4是图2中所示的柔性PCB带的侧视图的图示。

图5是图2中所示的柔性PCB带的窄段中的折曲的更加详细的图示。

图6是图5中所示的柔性PCB带的窄段的更加完整的图示。

图7是根据本发明的备选实施例构造的柔性带的图示。

零件清单

图1A

100 PCB带

102 顶部部分

104 底部部分

106 安装表面

图1B

104 底部部分

106 安装表面

108 安装部分

图2

200 PCB组件

202a,b,c PCB段

204a,b PCB段

206a,b,c 区域

图3和图4

200 PCB组件

202a,b,c PCB段

204a,b PCB段

206a 区域

图5

200 PCB组件

202b,c PCB段

204a,b,c PCB段

206b,c 区域

500 安装表面

图6

202b,c,d PCB段

204a-n PCB段

206c 区域

500 安装表面

图7

700 PCB组件

702 PCB段

704 PCB段

705 线。

具体实施方式

虽然示例性实施例在本文中描述以用于特定应用，但应当理解的是本公开不限于其。本领域技术人员和接触本文提供的教导的人员将认识到额外的应用、修改和实施例在本公开所处的其范围和额外领域内。

图1A是常规矩形PCB带100的图示，其具有用于将电子构件(诸如LEDs)安装至其的顶部部分102。矩形PCB带100还包括用于连接至装置的底部部分104。在图1A中，PCB带100定位在安装表面106上。PCB带100仅可沿单个轴线(例如Y方向)向上和向下弯曲。

图1B是从不同的透视画法示出的图1A的常规PCB带100的图示。如图1B中所示，PCB带100包括用于安装LEDs的安装部分108。还如图所示，矩形PCB带100由单一宽度的构造形成。即，PCB带100的所有区段具有相同的宽度。

PCB带100的矩形、单一宽度构造仅容许在单个方向上沿Y轴线弯曲。PCB带100不可从一侧到另一侧弯曲或折曲。例如，强迫PCB带100在除了向上和向下之外的方向上弯曲导致底部部分104从安装表面106脱离。另外，联接至安装部分108的LEDs将不对准且可不再指向合适的方向。

本发明的实施例提供包括多段的伸长的薄柔性PCB带。第一组段比第二组段宽。第一组段用于安装LEDs和其它电子构件。

根据实施例，窄段形成以促进多轴线柔性。即，本文描述的柔性PCB带可在窄段中沿多个轴线(即，在多个方向上)弯曲。这些PCB带构造成用于在窄段内以3-D预先定形，以模仿多种不同的形状(例如S形的)。

图2是根据本发明的实施例构造的柔性PCB组件200的图示。PCB组件200由两种不同类型的段形成。PCB组件200包括宽PCB段202a-c，各自包括区域(即，分配的表面)206a-c中的对应一个。宽PCB段202a-c也是平坦的。提供包含在对应段202a-c内的区域206a-c以用于联接电气构件，诸如LEDs。即，LEDs和其它电子构件连接至且安装在区域206a-c内，以及宽PCB段202a-c的其它部分。

PCB组件200还包括窄PCB段204a-b。窄PCB段204a-b构造为使PCB组件200能够沿多个轴线扭曲和弯曲。作为示例，如图3中所示，窄段204a-b是S形的。如上文所述，虽然窄段204a-b在图3中描绘为S形的，但其它形状在本发明的精神和范围内。

图4是图2中所示的柔性PCB带200的侧视图的图示。如图4中所示，窄段204a-b具有长度(L)，且定位使得弯曲和折曲发生得离宽PCB段202a-c的PCB的平面至少一个波长。窄段204a-b使PCB组件200能够在任何方向上折曲(即，弯曲、扭曲和转动)。此折曲概念在图5和图6中更加清楚地图示。

图5是图2中所示的柔性PCB组件200的窄段204a-c中的折曲的更加详细的图示。在图5中，PCB组件200包括安装在预先确定的位置中的宽段202a-c。在图5中，由于PCB组件200仅在窄段204a-c中折曲，包含电子构件区域206a和206b的宽段202b和202c的后部部分(未示出)保持平坦且附于其预先确定的位置中的安装表面500。

图6是图5中所示的柔性PCB组件200的窄段204a-n的更加完整的图示。在图6中，PCB组件200描绘为仅在窄段204a-n内弯曲、折曲和转动。结果，安装在宽段202b-d的区域206内的LEDs如原本期望的那样保持对准。在最终制造过程中，PCB组件200可与诸如硅的材料经由包覆成型而保护，以形成连续柔性的LED管。

图7是根据本发明的第二实施例构造的柔性PCB组件700的图示。PCB组件700包括类似于图4中的PCB带200的部分。例如，PCB组件700包括宽PCB段702和窄PCB段704，其类似于图4中的段202和204。然而，PCB组件700包括沿LED带基本直的刚性线705，以在LED带伸展时维持波就位。刚性线705可直接地钎焊在LEDs安装的位置下方。以这种方式，刚性线705加强柔性PCB组件700的总体结构。

图7的示例性实施例使PCB组件700在折叠时能够保持其变形的状态。例如，一旦组件700与硅包覆成型，如果硅管的一个端部折叠，折叠形状中的区段(即，连结物)将伸展且保持其变形的形状。

另外，刚性线705还可为PCB组件700提供备选的负接触。例如，在图7的实施例中，正电流可施加至PCB的顶部表面，且负电流将引导到线705中。作为对比，PCB组件200和700类似，其中主要不同为刚性线705的增加。FPC可为单层(例如，顶部上的微量铜)也可为双层(例如，顶部和底部上的微量铜)。

在另一示例性实施例中，可使用非柔性的非常薄的PCB带。例如，带有层状铜的FR4(纤维玻璃)的不同的薄带(例如002英寸的量级)可代替上文论述的PCB组件200和700使用。使用此途径，柔性从其设计的薄度得到。

相关领域的技术人员将了解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，上文描述的实施例的各种改变和修改可构造。因此，应当理解的是，在所附权利要求的范围内，本公开的教导可除了如本文特别地描述之外实践。